PID設計規範及入門指南

管道和儀表流程圖又稱為P&ID,是PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM的縮寫。P&ID的設計是在PFD的基礎上完成的。它是化工廠的工程設計中從工藝流程到工程施工設計的重要工序,是工廠安裝設計的依據。

化工工程的設計,從工藝包、基礎設計到詳細設計中的大部分階段,P&ID 都是化工工藝及工藝系統專業的設計中心,其他專業(裝置、機泵、儀表、電氣、管道、土建、安全等)都在為實現P&ID裡的設計要求而工作。

廣義的P&ID可分為工藝管道和儀表流程圖(即通常意義的P&ID)和公用工程管道和儀表流程圖(即UID)兩大類。

由於P&ID的設計千變萬化,對同一工藝流程的裝置,也可以因為外界因素的影響(如使用者要求、地理環境的差異、以及操作人員的經驗不同等),需要在設計P&ID時作出相應對策,再加上設計者不同的處理方法,因而同一工藝流程在不同的工程專案中,其P&ID不可能完全相同,但也不會有太大的差異。P&ID通常有6~8版,視工程需要而定。

一套完整的P&ID及UID清楚地標出工藝流程對工廠安裝設計中的所有要求,包括所有的裝置、配管、儀表等方面的內容和資料。下面,對P&ID及UID的設計進行簡單介紹。

PID設計規範及入門指南

PID設計規範及入門指南

一。P&ID的設計

PID設計規範及入門指南

1。P&ID的設計內容

P&ID的設計應包括下列內容。

1。1裝置

(1)裝置的名稱和位號。

每臺裝置包括備用裝置,都必須標示出來。對於擴建、改建專案,已有裝置要用細實線表示,並用文字註明。

(2)成套裝置

對成套供應的裝置(如快裝鍋爐、冷凍機組、壓縮機組等),要用點劃線畫出成套供應範圍的框線,並加標註。通常在此範圍內的所有附屬裝置位號後都要帶字尾“X”以示這部分裝置隨主機供應,不需另外訂貨。

(3)裝置位號和裝置規格

P&ID上應註明裝置位號和裝置的主要規格和設計引數,如泵應註明流量Q和揚程H;容器應註明直徑D和長度L;換熱器要注出換熱面積及設計資料;儲罐要注出容積及有關的資料。和PFD不同的是,P&ID中標註的裝置規格和引數是設計值,而PFD標註的是操作資料。

(4)接管與聯接方式

管口尺寸、法蘭面形式和法蘭壓力等級均應詳細註明。一般而言,若裝置管口的尺寸、法蘭面形式和壓力等級與相接管道尺寸、管道等級規定的法蘭面形式和壓力等級一致,則不需特殊標出;若不一致,須在管口附近加註說明,以免在安裝設計時配錯法蘭。

(5)零部件

為便於理解工藝流程,零部件如與管口相鄰的塔盤、塔盤號和塔的其他內件(如擋板、堰、內分離器、加熱/冷卻盤)都要在P&ID中表示出來。

(6)標高

對安裝高度有要求的裝置必須標出裝置要求的最低標高。塔和立式容器須標明自地面到塔、容器下切線的實際距離或標高;臥式容器應標明容器內底部標高或到地面的實際距離。

(7)驅動裝置

泵、風機和壓縮機的驅動裝置要註明驅動機型別,有時還要標出驅動機功率。

(8)排放要求

P&ID應註明容器、塔、換熱器等裝置和管道的放空、放淨去向,如排放到大氣、洩壓系統、幹氣系統或溼氣系統。若排往下水道,要分別註明排往生活汙水、雨水或含油汙水系統。

1。2配管

(1)管道規格

在P&ID中要表示出全部在正常生產、開車、停車、事故維修、取樣、備用、再生各種工況下所需要的工藝物料管線和公用工程管線。所有的管道都要註明管徑、管道號、管道等級和介質流向。管徑一般用公稱直徑(DN)表示,根據工程的要求,也可採用英制(”,英寸)。

若同一根管道上使用了不同等級的材料,應在圖上註明管道等級的分界點。

一般在P&ID上管道改變方向處標明介質流向。

(2)間斷使用的管道

對間斷使用的管道要註明“開車”、“停車”、“正常無流量(NNF)”等字樣。

(3)閥件

正常操作時常閉的閥件或需要保證開啟或關閉的閥門要註明“常閉(N。C)”、“鉛封開(C。S。O)”、“鉛封閉(C。S。C)”、“鎖開(L。O)”、“鎖閉(L。C)”等字樣。

所有的閥門(儀表閥門除外)在P&ID上都要示出,並按圖例表示出閥門的形式;若閥門尺寸與管道尺寸不一致時,要註明。

閥門的壓力等級與管道的壓力等級不一致時,要標註清楚;如果壓力等級相同,但法蘭面的形式不同,也要標明,以免安裝設計時配錯法蘭,導致無法安裝。

(4)管道的銜接

管道進出P&ID中,圖面的箭頭接到哪一張圖及相接裝置的名稱和位號要交待清楚。以便查詢相接的圖紙和裝置。

(5)兩相流管道

兩相流管道由於容易產生“塞流”而造成管道振動,因此應在P&ID上註明“兩相流”。

(6)管口

開車、停車、試車用的放空口、放淨口、蒸汽吹掃口、沖洗口和滅火蒸汽口等,在P&ID上都要清楚地標示出來。

(7)伴熱管

蒸汽伴熱管、電伴熱管、夾套管及保溫管等,在P&ID中要清楚地標示出來,但保溫厚度和保溫材料類別不必示出(可以在管道資料表上查到)。

(8)埋地管道

所有埋地管道應用虛線標示,並標出始末點的位置。

(9)管件

各種管路附件,如補償器、軟管、永久過濾器、臨時過濾器、異徑管、盲板、疏水器、可拆卸短管、非標準的管件等都要在圖上標示出來。有時還要註明尺寸,工藝要求的管件要標上編號。

(10)取樣點

取樣點的位置和是否有取樣冷卻器等都要標出,並註明接管尺寸、編號。

(11)特殊要求

管道坡度、對稱佈置和液封高度要求等均必須註明。

(12)成套裝置接管

P&ID中應標示出和成套供應的裝置相接的連結點,並註明裝置隨帶的管道和閥門與工程設計管道的分界點。工程設計部分必須在P&ID上標示,並與裝置供貨的圖紙一致。

(13)擴建管道與原有管道

擴建管道與已有裝置或管道連線時,要註明其分界點。已有管道用細實線表示。

(14)裝置內、外管道

裝置內管道與裝置外管道連線時,要畫“管道連線圖”。並列表標出:管道號、管徑、介質名稱;裝置內接往某張圖、與哪個裝置相接;裝置外與裝置邊界的某根管道相接,這根管道從何處來或去何處。

(15)特殊閥件

雙閥、旁通閥在P&ID上都要標示清楚。

(16)清焦管道

在反應器的催化劑再生時;須除焦的管道應標註清楚。

1。3儀表與儀表配管

(1)線上儀表

流量計、調節閥等線上儀表的介面尺寸如與管道尺寸不一致時,要註明尺寸。

(2)調節閥

調節閥及其旁通閥要註明尺寸,並標明事故開(FO)或事故關(FC)、是否可以手動等。我國鋼製調節閥閥體的最低壓力等級是 4 x 106Pa,而管道的壓力等級往往低於 4 x 106Pa,此點在 P&ID上要註明,以免法蘭配不上。

(3)安全閥/呼吸閥(壓力真空釋放閥)

要註明連線尺寸和設定壓力值。

(4)裝置附帶儀表

裝置上的儀表如果是作為裝置附件供應,不須另外訂貨時,要加標註,該儀表編號可加字尾“X”。

(5)儀表編號

儀表編號和電動、氣動訊號的聯接不可遺漏,按圖例符號規定(lead sheet)編制。

(6)聯鎖及訊號

聯鎖及聲、光訊號在P&ID上亦要表示清楚。

(7)沖洗、吹掃

儀表的沖洗、吹掃要示出。

(8)成套裝置

成套供應裝置的供貨範圍要標明。對由製造廠成套供貨範圍內的儀表,要加標註,可在編號後加字尾“X”。

1。4其他

在P&ID中要將特殊的設計及安裝要求標示出來,亦可作為註釋單獨列出,如開/停車聯鎖、再生要求、儀表與有關的管道閥的安裝要求、特殊的專用管件等。

2。P&ID的設計過程

P&ID的設計過程是從無到有、從不完善到完善的過程。研究P&ID的設計過程,有利於提高其設計質量。

P&ID的設計,必須待工藝流程完全確定後(但不是工藝流程設計完全結束後)才能開始,否則容易造成大返工。

P&ID的設計一般要經過初步條件版、內部稽核版、供建設單位批准版、設計版、施工版和竣工版等階段後才能完成。

2。1初步條件版(0版)

P&ID設計過程中,系統專業需要具備必要的基礎資料。這些資料在P&ID設計初期不可能全部具備,但有了主要部分即可開展工作。

P&ID的0版可以由系統工程師完成。也可由工藝工程師完成後移交給系統工程師,由系統工程師繼續完成後面的一系列工作。此版P&ID屬於工藝包設計的內容。

0版P&ID的主要作用,一是供配管專業進行裝置佈置和主要管道走向的研究使用;二是供給自控專業完善自控設計。在此版設計時,P&ID的設計者根據PFD和自己的專業知識進行儀表設計。關於控制方案,還應聽取使用者的意見。P&ID的0版應包括下列內容。

(1)裝置

所有的裝置(包括備用裝置)及它們的名稱和位號、驅動機型別。

(2)工藝管道

主要的工藝管道要註明管徑和流向(通常1/2”以上),但管道編號可暫不標註。

(3)公用工程管道

與裝置相接的公用工程管道應標出管徑,蒸汽管要標出蒸汽壓力。

(4)間斷使用的管道

間斷使用的管道要標註其用途(如開工用、停工用、事故處理用等),

(5)管材

管道的材質要求可用管道等級或文字說明(如碳鋼、不鏽鋼)標註;若暫時無條件標註時,可暫不標註;但對合金鋼管道和高壓管道則一定要註明所用材料。

(6)閥門

管道上的閥門在此階段要儘量表示出來,並表明常開或常閉狀態。

(7)裝置的最低標高

對於有標高要求的裝置,應標出其最低標高。

(8)洩壓系統

應表示清楚安全閥/呼吸閥(壓力真空釋放閥)出口是排往大氣或排往火炬/廢料處理系統。

(9)安全閥

要標出主要的安全閥/呼吸閥(壓力真空系統釋放閥),但並不要求注出尺寸和編號。

(10)調節閥

要畫出全部調節閥,但不要求注出尺寸。

(l1)儀表

按照對PFD的理解標出全部儀表(包括檢測儀表、控制和聯鎖儀表,但不必注出儀表編號)。要用圖例符號表明儀表是在DCS或現場的不同位置。

(12)必要的設計說明

自流管道、管道的坡度、液封、佈置在某個特定位置上的調節閥組以及排往下水系統的型別(含油汙水、雨水或生活汙水系統)等均應有相應說明。對有常開、常閉要求的閥門,圖上也應註明。

(13)供貨範圍

成套供應裝置的供貨範圍要用點劃線框出並加標註。

(14)介質流向

管道上要註明介質流向。

(15)指出需要保溫和伴熱的管道

工藝工程師應在0版P&ID上註明工藝過程對配管材質的要求,並同時提出推薦的初步裝置佈置圖,供配管專業參考。

2。2內部稽核版(1版)

在P&ID送給建設單位稽核前,要先在設計單位內部進行稽核。各專業接到0版P&ID後,需要再作如下完善。

(1)所有的管道

系統工程師應對P&ID進一步深化,把工藝和公用工程物料管道補全,加上工藝過程所需要的放空和放淨管道,並註明管徑。

(開車工程師)應在0版圖紙上補充說明開車、停車、試壓及事故處理的各項要求(然後把圖紙送回給系統工程師)。

(2)標註所有管道的管徑及伴熱、保溫要求

系統專業應對管道的管徑進行初步的水力計算和保溫設計,並在P&ID和管道資料表上註明管徑、保溫和伴熱的初步要求。

一般的 管道可根據物料平衡表中的物料流量、推薦流速或允許壓力降來選用管徑。但對某些水力計算有特殊要求的管道,則應進行詳細的水力計算,其中包括:塔及反應器 的入口管道;泵的吸入管道;製冷管道;往高位輸送或長距離輸送的液體管道(需校核泵的揚程是否夠用);要求流量均勻分配的對稱佈置的管道;催化劑管道;液 封管道(須校核液封是否會被沖掉或吸入);提升管道;兩相流管道;漿液管道;壓縮機吸入或排出管道;塔的迴流管道;安全閥的入口和出口管道(控制安全閥入 口管道的壓降不超過其定壓的3%,出口管道須校核安全閥的背壓對安全閥定壓的影響);熱虹吸再沸器工藝物料的進口管道和出口管道;排向氣體回收系統的呼吸閥(壓力真空釋放閥)的出口管道。

(3)工藝工況

工藝工程師再對P&ID的設計是否符合工藝要求進行詳細校核,並註上工藝工況。

(4)加註管道號

系統工程師應在P&ID上加上管道號,編制管道資料表(部分內容由配管材料專業完成)。

(5)標註管道等級

系統工程師根據管道專業配管材料人員制定的管道等級,標註在P&ID上。對少量暫時還提不出管道等級的管道可暫標出管壁厚度。

(6)加深自控設計內容

儀表專業應對0版進行校核,並補上所需的全部儀表,儀表要編號。

(7)標出管道坡度及特殊要求、管道安裝尺寸要求。

(8)加深裝置內件的設計內容。

(9)註明所有的非標準配件。

系統工程師收到自控工程師返回的0版圖紙後,根拒返回的條件對圖紙進行修改、補充、加深,並加上管道防凍的措施、公用工程物料管道的配置、8字盲扳的設定內容。然後,由系統、自控工程師一起對P&ID進行全面校閱。所有的圖例、符號、線條都要符合公司規定或專案組規定(Lead Sheet),並調整圖面佈置,使圖面佈置勻稱,達到正規出圖的要求。自此以後,所有P&ID的修改均在此版(即內部稽核版或1版)底圖上進行,不再重新繪製。

2。3供建設單位批准版(2版)

P&ID的內部稽核會主要由工藝系統、裝置、自控和配管專業參加, 其它專業視具體情況酌情參加討論。在會議前,各專業應先在自己的P&ID藍圖上用紅、藍筆進行修改,為出席會議作準備。會上首先由系統專業工程師介紹P&ID,之後各專業進行稽核。系統專業人員在專用的藍圖上對校核無問題的管道、儀表、閥門、裝置及說明用黃色塗上,需刪去部分用藍色塗上、修改部分用紅色塗上;同時,對管道資料表也用同樣方法核對。

根據稽核會上各專業對圖紙的修改及討論情況,系統專業應再次對P&ID的原圖進行修改、補充。即完成供建設單位批准版。

在前三版修訂過程中,凡是已訂貨的裝置,要用製造廠提供的裝置確認圖與P&ID進行詳細地核對,各項資料務必一致。若某些裝置還未落實,建議在P&ID底圖上用鉛筆圈上,並註明“待定”。其它專業對“待定”裝置暫不設計,以免以後返工,招致重大經濟損失。

至此P&ID的設計以接近完成,基本滿足設計、生產上的要求。配管專業可以按此開展配管研究等工作。

2。4設計版(3版)

供建設 單位批准版傳送建設單位後,一般每個裝置應給建設單位兩週時間稽核。建設單位可以在自己公司內找人稽核,也可以從外單位聘請有關專家稽核或由建設單位的上 級單位派人參加稽核。然後,建設單位送回稽核意見。這份稽核意見要歸入工程檔案,以備查用。專案負責人及系統工程師應仔細研究建設單位的意見,必要時還應 請工藝、自控、配管工程師等參加討論。然後應與建設單位一起討論研究,充分交換意見,以求取得一致的見解。修改後的圖紙即為設計版。

設計版的P&ID是吸取了設計單位內部各專業和建設單位意見後的成品,是各專業進行詳細工程設計的依據。其中,除了用“待定”圈起來的內容外,各專業的設計人員必須嚴格地按照該版圖紙上的規定進行詳細工程設計,完成最終的裝置佈置設計圖、配管成品圖和正式的材料統計。

在設計版正式出圖後,P&ID的每次修改都需在圖紙上註明修改符號,一般用正三角形內寫上序號表示,如△。當出下一個修改版時,要把前一版的修改符號及修改範圍擦去,只留本次的修改符號及修改範圍。每次修改,都需在圖紙上的修改記錄表內填上修改序號、修改內容、修改日期及修改者的姓名。出修改圖時,不需把整套P&ID全部複製,只需複製有修改的圖紙,並分發各有關專業。

2.5施工版(4版)

在各專業開展詳細工程設計(施工圖設計)時,裝置製造廠的圖紙已陸續到齊。系統工程師應根據這些確認圖修改P&ID,使之與裝置的實際情況完全一致。另外,根據最終配管圖對管系進行詳細的水力計算,最後確定管系的管徑。此時,可能會要求對某管系進行返工,調整管徑。在施工圖設計開展的過程中,可能會暴露出一些問題,因此在出P&ID的施工版之前,需要對P&ID再次詳細校審,對圖中不合理部分及各專業不一致處進行修改,目的是使設計圖紙與現場實際情況完全一致,避免返工。施工單位接到施工版後,才能對圖中非“待定”部分進行施工。

對圖紙中標註的“待定”部分,施工單位只能進行施工準備工作,不能進行正式施工。出P&ID的施工版時,配管施工圖已完成,應根據P&ID的施工版對配管施工圖、配管模型及配管材料表再次進行校核。此後,除了圈“待定” 的內容和圖面上的小錯外,對P&ID不允許再進行修改。若建設單位要求修改設計,應當由建設單位書面提出,經工程負責人簽字後,以書面形式通知有關人員才能修改,而且要從PFD開始修改。

在施工圖設計過程中,由於裝置佈置的變化及其它原因,會發現公用工程配管的支管引出次序及連線位置與P&ID有較大的出入,此時,要根據配管圖的實際情況在施工版中修改公用工程圖(UID)。由配管專業提出草圖,系統專業改圖。

2。6竣工版(5版)

施工過程中,P&ID不允許大改或大返工,但小的錯誤或圖紙與現場情況不符是允許修改的,並由設計代表根據施工實際情況修改P&ID成竣工圖。此版圖是在竣工結束後完成。但在大部分情況下,由於施工版與實際情況很接近,就不出P&ID的竣工版了。

P&ID設計過程中,各專業的修改、補充都由系統專業工程師轉移到原圖上;當然,系統專業工程師的修改也在原圖上進行。這樣可避免在眾多的圖紙中找不到基準而造成混亂。

過去我們習慣於設計一氣呵成,這不符合事物發展的規律。各專業之間發展的不平衡、裝置定貨的落實與否、製造廠條件的返回等,都將導致圖紙不可能一次完成。因此,P&ID的設計應不斷加深、不斷升版,形成圖紙的不同版本,逐步使設計趨於完善。

隨著計算機輔助設計的發展,在P&ID設計過程中,計算機的應用也日漸增多,並經歷了三個發展階段。第一階段是利用計算機來完成P&ID的製圖工作。第二階段是直接利用計算機進行P&ID的設計。既可提高設計質量,也可節省設計工時。同時,還可利用計算機校核圖紙間的銜接。第三階段是計算機輔助設計系統的問世。它除了具有第二階段的各項功能外,還可以在製圖的同時,得到P&ID的裝置一覽表、管道資料表、儀表一覽表、閥門一覽表、管件一覽表、特殊管路附件表等。由於這些表是計算機根據P&ID圖面顯示統計得到的,不會存在人工製表時的差錯,為減少設計工時,提高工程設計質量創造了良好的條件。

3 。P&ID設計所需資料

設計P&ID的過程中,需要很多資料。收集和準備好這些資料,是保證P&ID設計順利進行的一個重要條件。這些資料包括PFD、裝置資料、自控方案等。

(l)PFD

P&ID是在PFD的基礎上發展起來的。所以,在設計P&ID之前,必須有一份經過有關部門批准的、比較詳細的PFD作為P&ID設計的依據。

(2)裝置

由於在P&ID上要標出有關裝置的型式、臺數、基礎資料和尺寸,所以必須有完整的工藝裝置效能要求。

在工藝流程中,有不少非定型裝置和定型裝置。在繪製P&ID的過程中,必須有這些非定型裝置的簡圖和定型裝置總圖,才能知道管口的尺寸、聯接形式、法蘭的壓力等級和法蘭面形式等。這些內容在繪製P&ID時是必要的。

(3)自控方案

重要的自控方案必須由工藝、自控專業聯合提出。一般的自控方案可以由P&ID設計者自行決定,然後由自控專業修改。

(4)推薦配管材質表

推薦表應能滿足工藝對配管材質的要求,應有管道等級等。

(5)有關的標準規範

有關的標準規範應包括工程規定(如保溫、伴熱、配管、儀表方面的規定等)和工程採用的標準、圖例等。它關係到整個工程的統一性和工程的水平,須由工程負責人組織有關人員提出。

(6)類似裝置的P&ID

若有類似裝置的P&ID可供參考,則有利於吸取他人的經驗。在他人工作的基礎上起步,事半功倍。

(7)流程介紹

流程應介紹其生產特點及整個生產過程的簡要情況。

(8)開停車及裝置的操作特點

根據該資料應當瞭解設計中須做哪些特殊考慮和處理。

(9)儀表一覽表。

(10)裝置一覽表。

在開始繪製P&ID時,上述資料不可能全部具備。只要有主要部分就可開展工作,但要在工作過程中將其它部分逐步彙集完全,以保證P&ID設計工作的順利開展。

4。P&ID的圖面佈置和製圖要求。

P&ID圖紙規格一般採用 l#或0#圖紙,以便圖面佈置。具體要求如下。

(1)裝置在圖面上的佈置,一般是順流程從左至右。

(2)塔、反應器、儲罐、換熱器、加熱爐等若放在地面上,一般是從圖面水平中線往上佈置。

(3)壓縮機、泵佈置在圖面下部1/4線以下。

(4)中線以下1/4高度供走管道用。

(5)其它裝置要佈置在工藝流程要求的位置,如高位冷凝器佈置在迴流罐的上面,再沸器靠塔放置。

(6)對於無高度要求的裝置,在圖面上的位置要符合流程流向,以便管道連線。

(7)圍堰範圍也可以在P&ID上表示出來。

(8)一般工藝管線由圖紙左右兩側方向出人,與其它圖紙上的管道連線。

(9)放空或去洩壓系統的管道,在圖紙上方或左、右方離開圖紙。

(l0)公用工程物料管道有兩種表示方法。一種表示方法同工藝管道,從左右或底部出人圖紙,或者就近標出公用工程物料代號及相接圖紙號。另一種表示方法是在相關裝置附近註上公用工程物料代號,如CW、PO表示這臺裝置需要用冷卻水及沖洗油;然後在公用工程流程圖上(UID)詳細示出與該裝置相接的管道尺寸、壓力等級、管道號及閥門配置等。這種表示方法常用於標示泵及壓縮機等裝置的水冷、軸封油以及沖洗油等公用工程物料管道。

(11)所有出人圖紙的管道,除可用介質代號表示公用工程物料管道的圖紙連線外,都要帶箭頭,並注出連線圖紙號、管道號、介質名稱和相接的裝置位號等有關內容。

頂部